IV.1. Tính bề dày tháp
Chọn vật liệu.
Thiết bị làm việc trong môi trường ăn mòn, nhiệt độ làm việc 600C,
Pmt = 0,1 MPa = 0,1.106N/m2. Chọn vật liệu là thép không rỉ, bền nhiệt và chịu nhiệt để chế tạo thiết bị.
Chọn thép: X18H10T (C≤ 0,12%, Cr ≤ 18%, N ≤ 10%, T nằm trong
Thông số:
Giới hạn bền kéo: = 550.106N/m2. Giới hạn chảy: σc=220.106N/m2. Chiều dày tấm thép: b = 4-25 mm. Độ giãn tương đối: δ = 40%.
Hệ số dẫn nhiệt: λ = 16,3W/m.0C. Khối lượng riêng: ρ= 7900 kg/m3.
Chọn tháp hàn tay bằng hồ quang điện với đường kính tháp Dt>700mm nên ta có hệ số bền mối hàn ϕh
=0,95 (bảng VIII.8, trang 362,[2]). Hệ số hiệu chỉnh: η=1.
Hệ số an toàn bền kéo: nk = 2,6 . Hệ số an toàn bền chảy: nc = 1,5.
IV.1.1. Bề dày thân
6220.10 6 2 220.10 6 2 . .1 146,667.10 ( / ) 1,5 c N m k nc σ σ = η= = .[II – 360] P = Pmt+ Ptt; Ptt : Áp suất thủy tĩnh (N/m2). Pmt: Áp suất môi trường làm việc.
Ptt =ρ. .g H= 997.9,81.1,8 = 17605,026 N/m2;
→ P = 0,1.106+17605,026=117605 N/m20,12.106N/m2. Xét:
Nên công thức tính bề dày thân thiết bị:
Với: C = C0 + C1+ C2+ C3.[II- 363].
C0 là hệ số bổ sung để quy tròn kích thước, mm, C0 = 0,7483 mm. Ca là hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường. Thời hạn sử dụng tháp là 20 năm, tốc độ ăn mòn là 0,1mm/năm.
C1= 0,1.20 = 2,0 mm.
C2 là hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường. Đối với thiết bị hóa chất, Cb= 0.
C3: Hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp. C3 = 0,4
→C = 0,7483 + 2,0+0,4 = 3,148 mm.
. Chọn bề dày thân S = 4 mm.
• Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính toán
Kiểm tra điều kiện:
Thỏa mãn điều kiện (trang 370[2]) Áp suất tính toán cho phép ở bên trong thiết bị.
Nên > P thỏa mãn điều kiện Vậy chiều dày thân là 4mm.
IV.1.2. Tính bề dày đáy và nắp
Chọn đáy và nắp elip tiêu chuẩn, loại có gờ làm bằng thép không gỉ X18H10T. Dt=1100mm. Ta có: Hb= 0,25. Dt = 0,25.600 = 150 (mm). (bảng XIII.10, trang 382[2 ]). H = 50mm. Ta có bề dày Sn = Sd = St = 4 mm. Kiểm tra bền ta có: (XIII.49,trang 386,[2].) Chọn k = 1 P0=1,5P=1,5.0,1176.106=0,176.106
σ< (thỏa mãn điều kiện) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Vậy chọn Sn = Sđ = 4 (mm).
IV.1.3. Tính bích ghép thân tháp
Theo bảng XIII.27, trang 421 [2] ta có: Pγ.10-6
N/m2 Dt D Db D1 D0 Bulông h
mm mm mm mm mm dbmm Z(cái) mm
0,1 600 740 690 650 611 M20 20 20
Theo bảng XIII.31 trang 433 [2] ta có kích thước mặt đệm: D2=650 mm
D4=630 mm
Chọn vật liệu chế tạo bích là thép CT3.
IV.2. Tính các đường kính ống
Trong đó:
Q: Là lưu lượng thể tích m3/s.
v: Vận tốc dòng lỏng và khí m/s (bảng II-2, trang 369.[ 1]). d: Đường kính ống dẫn, mm. (bảng XIII.32, trang 409[2])
Chọn bích nổi kiểu bích liền (kiểu 5). (bảng XIII.28, trang425 [2]). Tính toán ống dẫn khí vào tháp
IV.2.1. Lưu lượng khí
Q = 809,067 m3/h = 0,2247 m3/s
Với vận tốc khí vào tháp là: v = 18 m/s (bảng II.2, trang 371 [1]) Vậy đường kính của ống là:
Quy chuẩn d = 150 mm.
IV.2.2. Ống dẫn khí ra ở đỉnh
Chọn đường kính ống dẫn khí ra khỏi tháp bằng đường kính ống dẫn khí vào tháp, d= 150 mm.
IV.2.3. Ống dẫn axit vào tháp
Lưu lượng axit hồi lưu là: Q = 0,0025 m3/s.
Vận tốc nước hồi lưu là: v = 0,464 m/s. Vậy đường kính của ống là:
Quy chuẩn d = 100 mm.
IV.2.4. Ống dẫn nước vô khoáng vào
Lưu lượng lỏng vào là: Q = 2,5.10-3 m3/s
Với vận tốc của dòng chảy tương ứng là:
v = 0,5m/s (bảng II.2, trang 371[1]) Vậy đường kính của ống là:
Quy chuẩn d = 80 mm.
IV.2.5. Ống dẫn lỏng ra (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lưu lượng lỏng ra là: Q =4,16.10-3 m3/s
Với vận tốc của dòng chảy tương ứng là: v = 0,3m/s ([1] , bảng II.2, trang 371)
Vậy đường kính của ống là:
Quy chuẩn d = 150 mm.
IV.3. Tính toán lưới đỡ đệm
Chọn vật liệu làm lưới đỡ đệm là thép hợp kim X18H10T
Tra bảng (IX.22 trang 230,[2]) Đường kính tháp là: 600 mm Đường kính lưới D1: 590 mm. Chiều rộng của bước: b = 40mm. Số thanh đỡ đệm
Chọn n = 15 thanh.
IV.4. Tính đĩa phân phối lỏng
Tra bảng (IX.22 trang 230[2]) ta chọn kiểu phân phối số 1: Với đường kính tháp là 600 mm.
Đường kính đĩa là: Dđ = 350 mm.
Ống dẫn lỏng: d x S = 25 x 2 mm,t = 48, số lượng 37 ống. Chiều dày đĩa: Vật liệu làm đĩa là thép CT3 chiều dày là 5mm. IV.5. Tai treo
IV.5.1. Tính khối lượng của toàn tháp chính
Tra bảng (XII.7, trang 313 [2]):
- Khối lượng riêng của thép X18H10T là: ρX18H10T= 7900 kg/m3 - Đường kính ngoài: Dn =608 mm.
- Đường kính mặt bích ghép thân: D = 740 mm.
- Chiều cao mặt bích: h = 20 mm.
- Số mặt bích ghép thân là: 3.
- Khối lượng của bích ghép thân: Chọn vật liệu làm bích là thép CT3
o Khối lượng của 1 bích ghép thân:
mB1 = п/4( D2-Dn2).h. ρ = п/4.(0,742-0,6082).0,02.7850 = 21,93 (kg) o Khối lượng của bích ghép thân: mb = 3. Mb1 =65,79 (kg)
o Khối lượng của đáy và nắp: Khối lượng đáy:
mđ = (Fd-Fld)..s (kg) Với: Fd: Diện tích đáy tháp
Fld: Diện tích lỗ đáy nối ống dẫn lỏng
S: Bề dày đáy tháp. S = 4mm (Theo XIII.10 trang 382 [2]) ta có : Dt = 600, h = 50 => Fd = 0,48 (m2) Khối lượng nắp: Với: Fn: Diện tích nắp tháp Flk: Diện tích lỗ nắp nối ống dẫn khí o Khối lượng đệm: ρđệm = 570kg/m3. Mđệm = Hđệm.(π/4).D2. ρđệm= 1,8.( π/4).0,62.570= 289,95 kg. o Khối lượng lưới đỡ đệm:
Mlỏng = ρ. (π/4).D2.H
ρ: Khối riêng lượng chất lỏng. D: Đường kính tháp.
H: Chiều cao của tháp khi nước chiếm hết.
Mlỏng = ρ. (π/4).D2.H = 997.0,785.0,62.3,8 = 1070,66 kg. o Khối lượng của ống hơi:
moh = п. dh hh. δh.n.ntt. ρx28 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chọn moh= 150 (kg)
o Khối lượng đĩa phân phối lỏng:
Dd = 350mm Số ống dẫn: 37
D = 25mm đường kính trong ống dẫn lỏng T = 48
Vậy
o Khối lượng bích nối các ống dẫn:
Vậy tổng khối lượng của tháp là:
M = mb + mthân + mđáy+ nắp + mlỏng+ mống hơi + mđệm+mluới+mdĩa+mbn
= 2011,7(kg)
Trọng lượng của toàn tháp chính là:
P = M.9,81 = 19734,777 ( N) = 1,973.104 N Chọn tháp có 4 chân đỡ và 4 tai treo
Chọn tải trọng đặt lên 1 chân đỡ G = 0,5.104(N)> 0,493.104 (N) Theo (XIII.35 trang 437 [2]) ta có kích thước chân đỡ:
G.10-4 N F.104 m2 q.10-6 N/m2 L B B1 B2 H h s l d Mm 0,5 172 0,29 160 110 135 195 24 0 14 5 10 55 2 3
Theo (XIII.36, trang 438[2]) ta có kích thước tai treo : G.10- 4 N F.104 m2 q.10- 6 N/m2 L B B1 H s l a D m Mm kg 0,5 72,5 0,69 100 75 85 155 6 40 15 18 1,23